JP6592299B2

JP6592299B2 - Breaker, safety circuit including the same, and secondary battery circuit.

Info

Publication number: JP6592299B2
Application number: JP2015157440A
Authority: JP
Inventors: 勝史浪川; 良永見
Original assignee: Bourns KK
Current assignee: Bourns KK
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2035-08-07
Also published as: JP2017037757A

Description

本発明は、電気機器の２次電池パック等に内蔵される小型のブレーカー等に関するものである。 The present invention relates to a small breaker or the like built in a secondary battery pack or the like of an electric device.

従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）としてブレーカーが使用されている。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車、家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、２次電池やモーター等を保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作する（良好な温度特性を有する）ことと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。 Conventionally, a breaker is used as a protection device (safety circuit) for secondary batteries and motors of various electric devices. When the temperature of the secondary battery during charging / discharging rises excessively, or when an abnormality occurs such as when an overcurrent flows through a motor or the like equipped in a device such as an automobile or home appliance, Cut off current to protect secondary batteries and motors. Breakers used as such protective devices operate accurately following temperature changes (having good temperature characteristics) and have stable resistance when energized to ensure the safety of the equipment. It is required to be.

ブレーカーには、温度変化に応じて作動し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる２種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収納されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。上記特許文献１に示されたブレーカーにおいて、固定片は、ケース本体（樹脂ベース）にインサート成形により組み込まれる（同文献の段落（００３１）等参照）。 The breaker is provided with a thermally responsive element that operates according to a temperature change and conducts or cuts off a current. Patent Document 1 discloses a breaker to which a bimetal is applied as a thermally responsive element. Bimetal is an element that is formed by laminating two types of plate-like metal materials having different coefficients of thermal expansion, and controls the conduction state of the contact by changing the shape in accordance with a temperature change. The breaker shown in the same document is a case in which parts such as a fixed piece, a movable piece, a thermally responsive element, and a PTC thermistor are housed in a case, and terminals of the fixed piece and the movable piece are connected to an electric circuit of an electric device. Used. In the breaker disclosed in Patent Document 1, the fixed piece is incorporated into the case body (resin base) by insert molding (see paragraph (0031) and the like of the same document).

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報WO2011 / 105175 gazette

近年、生産効率の向上を狙って、ブレーカーを２次電池又はプリント回路基板等の外部回路に直接的に実装する形態が検討されている。さらには、ブレーカーの端子と回路基板に形成されているランドとの接続にリフロー方式等によるはんだ付けを用いることが検討されている。 In recent years, with the aim of improving production efficiency, a form in which a breaker is directly mounted on an external circuit such as a secondary battery or a printed circuit board has been studied. Furthermore, it is considered to use soldering by a reflow method or the like for connection between a breaker terminal and a land formed on a circuit board.

上記特許文献１に示された形態のブレーカーの端子をはんだ付けする際には、はんだを溶融させるために端子に付与された熱が可動片や熱応動素子にも伝達される。そして、熱応動素子の温度が作動温度に達すると、熱応動素子は熱変形し可動片を押し上げる。これに伴い、可動片及び熱応動素子の温度が低下するまで、可動片は高温状態で熱応動素子から曲げ応力を受け続けることとなるため、可動片の緩和応力特性が問題となる。 When soldering the terminal of the breaker having the form shown in Patent Document 1, heat applied to the terminal to melt the solder is also transmitted to the movable piece and the thermally responsive element. When the temperature of the thermoresponsive element reaches the operating temperature, the thermoresponsive element is thermally deformed and pushes up the movable piece. Along with this, the movable piece continues to receive bending stress from the thermal response element at a high temperature until the temperature of the movable piece and the thermal response element is lowered, so that the relaxation stress characteristic of the movable piece becomes a problem.

例えば、可動片の応力緩和率が大きい場合、はんだ付けの際に端子から伝達された熱及び熱応動素子から受ける曲げ応力により、可動片が塑性変形して可動片が発生する弾性力が低下する。この場合、可動片及び熱応動素子の温度が常温に復帰した後であっても、固定接点と可動接点との接触が不十分となり、接点間での接触抵抗が増加する。また、熱応動素子が可動片を押し上げる力と、それに対抗する可動片の弾性力とのバランスが崩れ、ブレーカーの温度特性に影響を及ぼすおそれがある。 For example, when the stress relaxation rate of the movable piece is large, the elastic force generated by the movable piece is reduced due to plastic deformation of the movable piece due to the heat transmitted from the terminal during soldering and the bending stress received from the thermal actuator. . In this case, even after the temperature of the movable piece and the thermally responsive element is restored to room temperature, the contact between the fixed contact and the movable contact becomes insufficient, and the contact resistance between the contacts increases. Further, the balance between the force by which the thermally responsive element pushes up the movable piece and the elastic force of the movable piece that opposes it may be lost, which may affect the temperature characteristics of the breaker.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、通電時の抵抗値を抑制すると共に、所望の温度で通電状態から遮断状態へと作動し、さらには所望の温度で遮断状態から通電状態へと復帰し、電気機器の安全性をより一層高めることができるブレーカーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and while suppressing the resistance value at the time of energization, it operates from the energized state to the interrupted state at a desired temperature, and further from the interrupted state at the desired temperature. An object of the present invention is to provide a breaker that can return to an energized state and further enhance the safety of electrical equipment.

上記目的を達成するために、本発明は、固定接点と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子とを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、銅−クロム−マグネシウム合金材からなり、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
２．３×１０^-5≦ （Ｂａ×ｔ³）／Ｌａ³ ≦ ７．０×１０^-5 （１）
ただし、
Ｌａ：弾性部の平均長さ
Ｂａ：弾性部の平均幅
ｔ：弾性部の平均厚さ In order to achieve the above object, the present invention has a fixed contact, an elastic part that is elastically deformed, and a movable contact at a tip of the elastic part, and the movable contact is pressed against and contacted with the fixed contact. A breaker comprising a piece and a thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact is separated from the fixed contact by being deformed with a temperature change, wherein the movable piece is copper-chromium-magnesium It is made of an alloy material and satisfies the following formula (1).
2.3 × 10 ⁻⁵ ≦ (Ba × t ³ ) / La ³ ≦ 7.0 × 10 ⁻⁵ (1)
However,
La: Average length of elastic part Ba: Average width of elastic part t: Average thickness of elastic part

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記銅−クロム−マグネシウム合金材は、９９．５重量％以上の銅と、０．２〜０．４重量％のクロムと、０．０５〜０．２重量％のマグネシウムとを含むことが望ましい。 In the breaker according to the present invention, the copper-chromium-magnesium alloy material is 99.5% by weight or more of copper, 0.2 to 0.4% by weight of chromium, and 0.05 to 0.2% by weight. It is desirable to contain magnesium.

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記銅−クロム−マグネシウム合金材は、１５０℃で１０００時間保持の条件で測定された応力緩和率が２５％以下であることが望ましい。 In the breaker according to the present invention, the copper-chromium-magnesium alloy material preferably has a stress relaxation rate of 25% or less measured under a condition of holding at 150 ° C. for 1000 hours.

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記銅−クロム−マグネシウム合金材は、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であることが望ましい。 In the breaker according to the present invention, the copper-chromium-magnesium alloy material preferably has a conductivity of 70% IACS or more.

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定接点に電気的に接続された第１端子片と、前記可動片に電気的に接続された第２端子片とをさらに備え、前記第１端子片及び前記第２端子片は、外部回路にはんだ付けされていることが望ましい。 The breaker according to the present invention may further include a first terminal piece electrically connected to the fixed contact, and a second terminal piece electrically connected to the movable piece, the first terminal piece and the The second terminal piece is desirably soldered to an external circuit.

本発明のブレーカーによれば、可動片は、銅−クロム−マグネシウム合金材からなる。このような可動片は、応力緩和特性に優れ、固定接点と可動接点との接触抵抗の低減と、作動温度及び復帰温度の安定に寄与する。また、可動片は、上記式（１）を満たしているので、ブレーカーの作動温度及び復帰温度が所望の範囲内に留められ、電気機器の安全性をより一層高めることが可能となる。 According to the breaker of the present invention, the movable piece is made of a copper-chromium-magnesium alloy material. Such a movable piece is excellent in stress relaxation characteristics, and contributes to a reduction in contact resistance between the fixed contact and the movable contact, and stability of the operating temperature and the return temperature. Moreover, since the movable piece satisfies the above formula (1), the operating temperature and the return temperature of the breaker are kept within a desired range, and the safety of the electric device can be further enhanced.

本発明の一実施形態によるブレーカーの概略構成を示す組立て斜視図。The assembly perspective view showing the schematic structure of the breaker by one embodiment of the present invention. 通常の充電又は放電状態における上記ブレーカーを示す断面図。Sectional drawing which shows the said breaker in a normal charge or discharge state. 過充電状態又は異常時などにおける上記ブレーカーを示す断面図。Sectional drawing which shows the said breaker in the overcharge state or the time of abnormality. （ａ）は上記ブレーカーの可動片の構成を示す斜視図、（ｂ）は同平面図。(A) is a perspective view which shows the structure of the movable piece of the said breaker, (b) is the top view. （ａ）は上記ブレーカーの熱応動素子の構成を示す斜視図、（ｂ）は同平面図。(A) is a perspective view which shows the structure of the thermally responsive element of the said breaker, (b) is the same top view. 本発明の上記ブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the secondary battery pack provided with the said breaker of this invention. 本発明の上記ブレーカーを備えた安全回路の回路図。The circuit diagram of the safety circuit provided with the said breaker of this invention.

本発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、ブレーカーの構成を示している。ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と端子が形成されている端子片３と、先端部に可動接点４１を有する可動片４と、温度変化に伴って変形する熱応動素子５と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６と、固定片２、端子片３と、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収容するケース７等によって構成されている。ケース７は、ケース本体（第１ケース）７１とケース本体７１の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８１等によって構成されている。 A breaker according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show the configuration of the breaker. The breaker 1 includes a fixed piece 2 having a fixed contact 21, a terminal piece 3 on which a terminal is formed, a movable piece 4 having a movable contact 41 at the tip, a thermally responsive element 5 that deforms with a change in temperature, A PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor 6, a fixed piece 2, a terminal piece 3, a movable piece 4, a thermally responsive element 5, a case 7 for housing the PTC thermistor 6, and the like are included. The case 7 includes a case main body (first case) 71, a lid member (second case) 81 attached to the upper surface of the case main body 71, and the like.

固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタニウム合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、ケース本体７１にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、他端側には、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。 The fixed piece 2 is formed by, for example, pressing a metal plate mainly composed of copper or the like (other metal plate such as copper-titanium alloy, white or brass), and insert-molded into the case main body 71 by insert molding. Embedded. A terminal 22 electrically connected to an external circuit is formed at one end of the fixed piece 2, and a support portion 23 that supports the PTC thermistor 6 is formed at the other end side. The PTC thermistor 6 is placed on the convex protrusions (dowels) 24 formed on the support portion 23 of the fixed piece 2 and supported by the protrusions 24.

固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル−銀合金の他、銅−銀合金、金−銀合金などの導電性の良い材料のクラッド、メッキ又は塗布等により可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。端子２２はケース本体７１の端縁から外側に突き出されている。支持部２３は、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。 The fixed contact 21 is formed at a position facing the movable contact 41 by clad, plating, coating, or the like of a conductive material such as copper, silver alloy, gold-silver alloy in addition to silver, nickel, nickel-silver alloy. The case body 71 is exposed from a part of the opening 73a. The terminal 22 protrudes outward from the edge of the case body 71. The support portion 23 is exposed from an opening 73 d formed inside the case main body 71.

本出願においては、特に断りのない限り、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図１において上側の面）を表（おもて）面、その反対側の面を裏（うら）面として説明している。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５等についても同様である。 In the present application, unless otherwise specified, in the fixed piece 2, the surface on which the fixed contact 21 is formed (that is, the upper surface in FIG. 1) is the front surface and the opposite surface. Is described as the back side. The same applies to other parts, for example, the movable piece 4 and the thermally responsive element 5.

端子片３は、固定片２と同様に、銅等を主成分とする金属板をプレス加工することにより形成され、ケース本体７１にインサート成形により埋め込まれている。端子片３の一端には外部回路と電気的に接続される端子３２が形成され、他端側には、可動片４と電気的に接続される接続部３３が形成されている。端子３２はケース本体７１の端縁から外側に突き出されている。接続部３３は、ケース本体７１の内部に設けられた開口７３ｂから露出し、可動片４と電気的に接続される。 Similarly to the fixed piece 2, the terminal piece 3 is formed by pressing a metal plate mainly composed of copper or the like, and is embedded in the case main body 71 by insert molding. A terminal 32 electrically connected to an external circuit is formed at one end of the terminal piece 3, and a connecting portion 33 electrically connected to the movable piece 4 is formed at the other end side. The terminal 32 protrudes outward from the edge of the case body 71. The connecting portion 33 is exposed from an opening 73 b provided inside the case body 71 and is electrically connected to the movable piece 4.

可動片４は、銅等を主成分とする板状の金属材料をプレス加工することにより形成されている。可動片４は、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。 The movable piece 4 is formed by pressing a plate-shaped metal material mainly composed of copper or the like. The movable piece 4 is formed in an arm shape symmetrical to the center line in the longitudinal direction.

可動片４の先端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。 A movable contact 41 is formed at the tip of the movable piece 4. The movable contact 41 is formed of the same material as the fixed contact 21 and is joined to the tip of the movable piece 4 by a technique such as clad or crimping in addition to welding.

可動片４の先端部には、端子片３の接続部３３と電気的に接続される接続部４２が形成されている。端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とは、例えば、溶接によって固着されている。 A connecting portion 42 that is electrically connected to the connecting portion 33 of the terminal piece 3 is formed at the tip of the movable piece 4. The connection part 33 of the terminal piece 3 and the connection part 42 of the movable piece 4 are fixed by welding, for example.

可動片４は、可動接点４１と接続部４２との間に、弾性部４３を有している。弾性部４３は、接続部４２から可動接点４１の側に延出されている。接続部４２において端子片３の接続部３３と固着されることにより可動片４が固定され、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる。可動片４と端子片３とは、電気的に接続されているので、固定片２と端子片３とが通電可能となる。 The movable piece 4 has an elastic portion 43 between the movable contact 41 and the connection portion 42. The elastic portion 43 extends from the connection portion 42 to the movable contact 41 side. The movable piece 4 is fixed by being fixed to the connection portion 33 of the terminal piece 3 in the connection portion 42, and the elastic contact 43 is elastically deformed so that the movable contact 41 formed at the tip thereof is on the fixed contact 21 side. The fixed piece 2 and the movable piece 4 can be energized. Since the movable piece 4 and the terminal piece 3 are electrically connected, the fixed piece 2 and the terminal piece 3 can be energized.

可動片４は、弾性部４３において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、作動温度及び復帰温度における弾性力、接点の押圧力などを考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４３の裏面には、熱応動素子５に対向して一対の突起（接触部）４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とは接触して、突起４４ａ，４４ｂを介して熱応動素子５の変形が弾性部４３に伝達される（図１、図２及び図３参照）。 The movable piece 4 is curved or bent at the elastic portion 43 by pressing. The degree of bending or bending is not particularly limited as long as the thermally responsive element 5 can be accommodated, and may be appropriately set in consideration of the elastic force at the operating temperature and the return temperature, the pressing force of the contact point, and the like. In addition, a pair of protrusions (contact portions) 44 a and 44 b are formed on the back surface of the elastic portion 43 so as to face the thermally responsive element 5. The protrusions 44a and 44b and the thermally responsive element 5 come into contact with each other, and the deformation of the thermally responsive element 5 is transmitted to the elastic portion 43 via the protrusions 44a and 44b (see FIGS. 1, 2 and 3).

リフロー方式によるはんだ付け工程では、ブレーカー１は、例えば、２００℃を超える高温に数十秒さらされる。そして、可動片４の材料にリン青銅等を適用した場合、上述した温度条件では、可動片４の材料の軟化・再結晶が生じ、プレス等によって加工された可動片４の上記形状は、可動接点４１が固定接点２１から離隔した状態にとどまるように塑性変形する。こうした可動片４の変形は、通電時の抵抗値及び作動温度、復帰温度に影響を及ぼすおそれがある。 In the reflow soldering process, the breaker 1 is exposed to a high temperature exceeding 200 ° C. for several tens of seconds, for example. When phosphor bronze or the like is applied to the material of the movable piece 4, the material of the movable piece 4 is softened and recrystallized under the above-described temperature conditions, and the shape of the movable piece 4 processed by pressing or the like is movable. The contact 41 is plastically deformed so as to remain in a state separated from the fixed contact 21. Such deformation of the movable piece 4 may affect the resistance value, operating temperature, and return temperature during energization.

この点、銅−クロム−マグネシウム合金、及びコルソン銅（銅−ニッケル−ケイ素合金）等は、応力緩和特性に優れ、上述した温度条件でも軟化は生じない。従って、可動片４の材料に銅−クロム−マグネシウム合金及びコルソン銅等を適用した場合、リフロー方式によるはんだ付け工程の前後において、可動片４の形状は実質的に維持され、通電時の抵抗値及び作動温度、復帰温度も正常に維持される。 In this respect, the copper-chromium-magnesium alloy, Corson copper (copper-nickel-silicon alloy), and the like are excellent in stress relaxation characteristics and do not soften even under the temperature conditions described above. Therefore, when a copper-chromium-magnesium alloy, Corson copper, or the like is applied to the material of the movable piece 4, the shape of the movable piece 4 is substantially maintained before and after the reflow soldering process, and the resistance value when energized. In addition, the operating temperature and the return temperature are also maintained normally.

ノート型のパーソナルコンピュータでは、定格が１０〜１２Ａ、最大許容電流が２０Ａ前後の比較的高容量のブレーカーが適用されることが多い。近年のパーソナルコンピュータでは、２次電池の急速充電に対応させる観点からも、ブレーカーのさらなる高容量化が望まれている。 In a notebook personal computer, a relatively high-capacity breaker having a rating of 10 to 12 A and a maximum allowable current of around 20 A is often applied. In recent personal computers, it is desired to further increase the capacity of the breaker from the viewpoint of dealing with the rapid charging of the secondary battery.

このような背景下において、本実施形態では、可動片４の材料として銅−クロム−マグネシウム合金が適用されている。銅−クロム−マグネシウム合金は、上述したコルソン銅等と比較して導電率が高く、電流が可動片４を流れる際の電圧降下が小さいので、高容量のブレーカー１に好適とされるためである。 Under such a background, in this embodiment, a copper-chromium-magnesium alloy is applied as the material of the movable piece 4. This is because the copper-chromium-magnesium alloy has high conductivity compared to the above-described Corson copper and the like, and the voltage drop when the current flows through the movable piece 4 is small, so that it is suitable for the high-capacity breaker 1. .

可動片４に用いられる銅−クロム−マグネシウム合金材は、９９．５重量％以上の銅と、０．２〜０．４重量％のクロムと、０．０５〜０．２重量％のマグネシウムとを含むのが望ましい。 The copper-chromium-magnesium alloy material used for the movable piece 4 is 99.5% by weight or more of copper, 0.2 to 0.4% by weight of chromium, 0.05 to 0.2% by weight of magnesium, It is desirable to include.

銅の含有率を９９．５重量％以上とすることにより、所望の導電率が得られる。従って、電流が可動片４を流れる際の電圧降下がより一層抑制され、容易にブレーカー１の高容量化を図ることが可能となる。 By setting the copper content to 99.5% by weight or more, desired conductivity can be obtained. Therefore, the voltage drop when the current flows through the movable piece 4 is further suppressed, and the capacity of the breaker 1 can be easily increased.

クロムの含有率を０．２重量％以上とすることにより、優れた応力緩和特性が得られる。一方、クロムの含有率が０．４重量％を超える場合、可動片４の導電率が低下し、ブレーカー１の高容量化を図ることが困難となるおそれがある。 By setting the chromium content to 0.2% by weight or more, excellent stress relaxation characteristics can be obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 0.4% by weight, the conductivity of the movable piece 4 decreases, and it may be difficult to increase the capacity of the breaker 1.

マグネシウムの含有率を０．０５重量％以上とすることにより、優れた応力緩和特性が得られる。一方、マグネシウムの含有率が０．２重量％を超える場合、可動片４の導電率が低下し、ブレーカー１の高容量化を図ることが困難となるおそれがある。さらにこの場合、可動片４のプレス加工時の成形性が悪化するおそれがある。 By setting the magnesium content to 0.05% by weight or more, excellent stress relaxation characteristics can be obtained. On the other hand, when the magnesium content exceeds 0.2% by weight, the conductivity of the movable piece 4 is lowered, and it may be difficult to increase the capacity of the breaker 1. Furthermore, in this case, the moldability of the movable piece 4 during press working may be deteriorated.

熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。過熱により作動温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形状が望ましく、小型でありながら弾性部４３を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。なお、熱応動素子５の材料としては、例えば、高膨脹側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨脹側に鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼など各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。 The thermally responsive element 5 has an initial shape curved in an arc shape, and is formed by laminating thin plate materials having different thermal expansion coefficients. When the operating temperature is reached due to overheating, the curved shape of the thermally responsive element 5 is reversely warped with a snap motion, and is restored when the temperature falls below the return temperature due to cooling. The initial shape of the thermoresponsive element 5 can be formed by pressing. As long as the elastic portion 43 of the movable piece 4 is pushed up by the reverse warp operation of the thermal response element 5 at the desired temperature and returns to the original state by the elastic force of the elastic portion 43, the material and shape of the thermal response element 5 are particularly limited. Although not intended, a rectangular shape is desirable from the viewpoint of productivity and efficiency of reverse warping operation, and a rectangular shape close to a square is desirable in order to efficiently push up the elastic portion 43 while being small. Examples of the material of the thermally responsive element 5 include, for example, copper, nickel-manganese alloy or nickel-chromium-iron alloy on the high expansion side and iron-nickel alloy on the low expansion side, such as white, brass, stainless steel. A laminate of two types of materials having different coefficients of thermal expansion made of various alloys such as steel is used in combination according to the required conditions.

ＰＴＣサーミスター６は、固定片２と熱応動素子５との間に配設されている。すなわち、ＰＴＣサーミスター６を挟んで、固定片２は熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５の逆反り動作により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、作動電流、作動電圧、作動温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。 The PTC thermistor 6 is disposed between the fixed piece 2 and the thermally responsive element 5. That is, the fixed piece 2 is positioned directly below the thermal actuator 5 with the PTC thermistor 6 interposed therebetween. When the energization of the fixed piece 2 and the movable piece 4 is interrupted by the reverse warping operation of the thermal response element 5, the current flowing through the PTC thermistor 6 increases. As long as the PTC thermistor 6 is a positive temperature coefficient thermistor that increases the resistance value as the temperature rises and limits the current, the type of operating current, operating voltage, operating temperature, return temperature, etc. can be selected as required. The material and shape are not particularly limited as long as these properties are not impaired. In this embodiment, a ceramic sintered body containing barium titanate, strontium titanate or calcium titanate is used. In addition to the ceramic sintered body, a so-called polymer PTC in which conductive particles such as carbon are contained in a polymer may be used.

ケース７を構成するケース本体７１及び蓋部材８１は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。 The case main body 71 and the lid member 81 constituting the case 7 are formed of a thermoplastic resin such as flame retardant polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), polybutylene terephthalate (PBT) having excellent heat resistance. Has been. A material other than the resin may be applied as long as characteristics equal to or higher than those of the above-described resin can be obtained.

ケース本体７１には、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６などを収容するための収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片４及び熱応動素子５を収容するための開口７３ｃ、並びに、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、ケース本体７１に組み込まれた可動片４、熱応動素子５の端縁は、収容凹部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。 The case main body 71 is formed with a housing recess 73 for housing the movable piece 4, the thermally responsive element 5, the PTC thermistor 6 and the like. The housing recess 73 has openings 73 a and 73 b for housing the movable piece 4, an opening 73 c for housing the movable piece 4 and the thermally responsive element 5, an opening 73 d for housing the PTC thermistor 6, and the like. is doing. Note that the edges of the movable piece 4 and the heat-responsive element 5 incorporated in the case main body 71 are brought into contact with each other by a frame formed inside the housing recess 73, and are guided when the heat-responsive element 5 is reversely warped. .

蓋部材８１には、カバー片９がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片９は、上述した銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成される。カバー片９は、図２及び図３に示すように、可動片４の表面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８１のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。カバー片９の外面側には、樹脂が配されている。 A cover piece 9 is embedded in the lid member 81 by insert molding. The cover piece 9 is formed by pressing a metal plate mainly composed of copper or the like, or a metal plate such as stainless steel. As shown in FIGS. 2 and 3, the cover piece 9 abuts on the surface of the movable piece 4 as appropriate to restrict the movement of the movable piece 4, and the lid member 81 and thus the rigidity and strength of the case 7 as the casing. Contributes to the downsizing of the breaker 1 Resin is disposed on the outer surface side of the cover piece 9.

図１に示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース本体７１の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８１が、ケース本体７１に装着される。ケース本体７１と蓋部材８１とは、例えば超音波溶着によって接合される。このとき、ケース本体７１と蓋部材８１とは、それぞれの外縁部の全周にわたって連続的に接合され、ケース７の気密性が向上する。これにより、リフロー方式によるはんだ付け工程で、ケース７の内部にフラックスが侵入することが防止され、熱応動素子５等を構成する金属が影響を受けることが抑制される。 As shown in FIG. 1, the lid member 81 is provided in a case so as to close the openings 73a, 73b, 73c and the like of the case main body 71 that accommodates the fixed piece 2, the movable piece 4, the thermally responsive element 5, the PTC thermistor 6, and the like. Mounted on the main body 71. The case main body 71 and the lid member 81 are joined by, for example, ultrasonic welding. At this time, the case main body 71 and the lid member 81 are continuously joined over the entire circumference of each outer edge portion, and the airtightness of the case 7 is improved. Thereby, in the soldering process by a reflow system, it is prevented that a flux penetrate | invades into the inside of case 7, and it suppresses that the metal which comprises the thermoresponsive element 5 grade | etc., Is influenced.

図２は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５は初期形状を維持（逆反り前）している。カバー片９には、可動片４の頂部４３ａと当接し、頂部４３ａを熱応動素子５の側に押圧する突出部９１が設けられている。突出部９１が頂部４３ａを押圧することにより、弾性部４３は、弾性変形し、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触する。これにより、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の両端子２２、３２間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とは接触しており、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２は、回路として導通している。しかし、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点４１を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。 FIG. 2 shows the operation of the breaker 1 in a normal charge or discharge state. In a normal charge or discharge state, the thermally responsive element 5 maintains its initial shape (before reverse warping). The cover piece 9 is provided with a protruding portion 91 that contacts the top portion 43a of the movable piece 4 and presses the top portion 43a toward the heat-responsive element 5 side. When the protruding portion 91 presses the top portion 43a, the elastic portion 43 is elastically deformed, and the movable contact 41 formed at the tip thereof is pressed and contacts the fixed contact 21 side. Accordingly, the terminals 22 and 32 of the breaker 1 are electrically connected through the elastic portion 43 of the movable piece 4 and the like. The elastic part 43 of the movable piece 4 and the thermal responsive element 5 are in contact, and the movable piece 4, the thermal responsive element 5, the PTC thermistor 6 and the fixed piece 2 are electrically connected as a circuit. However, since the resistance of the PTC thermistor 6 is overwhelmingly larger than the resistance of the movable piece 4, the current flowing through the PTC thermistor 6 is substantially larger than the amount flowing through the fixed contact 21 and the movable contact 41. It can be ignored.

図３は、過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー１の動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、作動温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。ブレーカー１の内部で熱応動素子５が変形し、可動片４を押し上げるときの熱応動素子５の作動温度は、例えば、７０℃〜９０℃である。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断され、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点４１の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は安全装置の他の機能に充てることができる。 FIG. 3 shows the operation of the breaker 1 in an overcharged state or an abnormality. When a high temperature state occurs due to overcharge or abnormality, the thermally responsive element 5 that has reached the operating temperature is reversely warped, and the elastic portion 43 of the movable piece 4 is pushed up to separate the fixed contact 21 and the movable contact 41. The operating temperature of the thermally responsive element 5 when the thermally responsive element 5 is deformed inside the breaker 1 and the movable piece 4 is pushed up is, for example, 70 ° C. to 90 ° C. At this time, the current flowing between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is interrupted, and a slight leakage current flows through the thermal actuator 5 and the PTC thermistor 6. Since the PTC thermistor 6 continues to generate heat as long as such a leakage current flows, the resistance value is drastically increased while maintaining the thermally actuated element 5 in the reverse warping state, so that the current is a path between the fixed contact 21 and the movable contact 41. There is only the above-described slight leakage current (which constitutes a self-holding circuit). This leakage current can be used for other functions of the safety device.

過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、熱応動素子５は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４３の弾性力によって可動接点４１と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図２に示す導通状態に復帰する。 When the overcharge state is canceled or the abnormal state is resolved, the heat generation of the PTC thermistor 6 is also stopped, and the thermal actuator 5 returns to the return temperature and is restored to the original initial shape. Then, the movable contact 41 and the fixed contact 21 come into contact again by the elastic force of the elastic portion 43 of the movable piece 4, the circuit is released from the interruption state, and returns to the conduction state shown in FIG. 2.

図４は、可動片４の構成を示している。既に述べたように、可動片４は、端子片３の接続部３３と固着されている接続部４２を基端として、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる（図１参照）。従って、弾性部４３の平均長さＬａ、平均幅Ｂａ及び平均厚さｔは、可動接点４１を押圧する力に影響を及ぼす。 FIG. 4 shows the configuration of the movable piece 4. As described above, the movable piece 4 has the movable contact formed at the distal end thereof by the elastic portion 43 elastically deforming with the connection portion 42 fixed to the connection portion 33 of the terminal piece 3 as the base end. 41 is pressed against and comes into contact with the fixed contact 21, and the fixed piece 2 and the movable piece 4 can be energized (see FIG. 1). Therefore, the average length La, average width Ba, and average thickness t of the elastic portion 43 affect the force that presses the movable contact 41.

弾性部４３の平均長さＬａとは、弾性部４３の平面視での長手方向の平均長さである。図２及び図３に示されるように、可動片４は、頂部４３ａにおいて、カバー片９と当接しているので、実質的に頂部４３ａよりも先端の領域で弾性変形しうる。従って、弾性部４３の平均長さＬａとは、熱応動素子５の逆反り動作によりケース７内で弾性部４３が弾性変形可能な領域の平均の長さ（有効長）、すなわち本実施形態では、頂部４３ａから先端４３ｂまでの平面視での平均の長さと定義される。この平均長さＬａは、例えば、弾性部４３の測端４３ｃ、４３ｃ間で、弾性部４３の長さが一様でない可動片４にも適用されうる。 The average length La of the elastic portion 43 is the average length in the longitudinal direction of the elastic portion 43 in plan view. As shown in FIGS. 2 and 3, since the movable piece 4 is in contact with the cover piece 9 at the top 43a, the movable piece 4 can be substantially elastically deformed in the region of the tip than the top 43a. Therefore, the average length La of the elastic portion 43 is the average length (effective length) of the region in which the elastic portion 43 can be elastically deformed in the case 7 by the reverse warping operation of the thermal response element 5, that is, in this embodiment. , Defined as the average length in plan view from the top 43a to the tip 43b. This average length La can be applied to the movable piece 4 in which the length of the elastic portion 43 is not uniform between the measuring ends 43c and 43c of the elastic portion 43, for example.

カバー片９に突出部９１が設けられていない形態でも弾性部４３の平均長さＬａは同様に定義される。すなわち、可動片４とカバー片９とが当接する部位から先端の弾性変形可能な領域の平均の長さが上記平均長さＬａである。なお、弾性部４３の長さがある程度以上である場合は、必要に応じて弾性部４３の形状に沿った長さが適用されうる。 The average length La of the elastic portion 43 is similarly defined even in the form in which the protruding portion 91 is not provided on the cover piece 9. That is, the average length La is the average length of the region where the movable piece 4 and the cover piece 9 are in contact with each other and the elastically deformable region at the tip. In addition, when the length of the elastic part 43 is a certain length or more, the length along the shape of the elastic part 43 may be applied as needed.

弾性部４３の平均幅Ｂａとは、弾性部４３の短手方向の平均長さ、すなわち弾性部４３の測端４３ｃ、４３ｃ間の平面視での平均の長さである。従って、例えば、弾性部４３の基端である頂部４３ａから先端４３ｂにわたって、弾性部４３の幅が一様でない可動片４にも適用されうる。 The average width Ba of the elastic portion 43 is the average length in the short direction of the elastic portion 43, that is, the average length in plan view between the measuring ends 43c and 43c of the elastic portion 43. Therefore, for example, it can be applied to the movable piece 4 in which the width of the elastic portion 43 is not uniform from the top portion 43a which is the base end of the elastic portion 43 to the distal end 43b.

さらに、弾性部４３の平均厚さｔとは、弾性部４３の厚さ方向の平均長さ、すなわち弾性部４３の表面４３ｄから裏面４３ｅまでの平均の長さである。従って、例えば、弾性部４３の頂部４３ａから先端４３ｂにわたって、弾性部４３の厚さが一様でない可動片４にも適用されうる。 Furthermore, the average thickness t of the elastic portion 43 is the average length in the thickness direction of the elastic portion 43, that is, the average length from the front surface 43 d to the back surface 43 e of the elastic portion 43. Therefore, for example, it can be applied to the movable piece 4 in which the thickness of the elastic portion 43 is not uniform from the top 43 a to the tip 43 b of the elastic portion 43.

そして、発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、弾性部４３の平均長さＬａ、平均幅Ｂａ及び平均厚さｔがブレーカー１の作動温度及び復帰温度等の温度特性並びにこれら特性のバラツキに大きな影響を及ぼすとの知見を得た。 As a result of extensive research, the inventors have found that the average length La, the average width Ba, and the average thickness t of the elastic portion 43 vary in temperature characteristics such as the operating temperature and the return temperature of the breaker 1 and variations in these characteristics. The knowledge that it has a big influence was obtained.

すなわち、弾性部４３の平均長さＬａ、平均幅Ｂａ及び平均厚さｔは、式（１）の関係を満たすことが望ましい。
２．３×１０^-5 ≦ （Ｂａ×ｔ³）／Ｌａ³ ≦ ７．０×１０^-5 （１） That is, it is desirable that the average length La, the average width Ba, and the average thickness t of the elastic portion 43 satisfy the relationship of Expression (1).
2.3 × 10 ⁻⁵ ≦ (Ba × t ³ ) / La ³ ≦ 7.0 × 10 ⁻⁵ (1)

式（１）において、比（Ｂａ×ｔ³）／Ｌａ³は、弾性部４３の曲げ剛性を示す指標とされる。比（Ｂａ×ｔ³）／Ｌａ³ が２．３×１０^-5 未満の場合、弾性部４３の曲げ剛性が過小となり、図２に示される通電状態で、固定接点２１と可動接点４１との間の接触抵抗が過大となり、また安定しないおそれがある。また、熱応動素子５の押し上げ力と弾性部４３の曲げ剛性とのバランスが悪化し、所望の作動温度及び復帰温度が得られないおそれがある。特に、図２等に示される本実施形態のブレーカー１、すなわち、通電状態で可動片４の突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とが当接しない形態にあっては、復帰温度が過度に低下するおそれがある。 In the formula (1), the ratio (Ba × t ³ ) / La ³ is an index indicating the bending rigidity of the elastic portion 43. When the ratio (Ba × t ³ ) / La ³ is less than 2.3 × 10 ⁻⁵ , the bending rigidity of the elastic portion 43 is too small, and in the energized state shown in FIG. The contact resistance between them becomes excessive and may not be stable. In addition, the balance between the push-up force of the thermally responsive element 5 and the bending rigidity of the elastic portion 43 is deteriorated, and the desired operating temperature and return temperature may not be obtained. In particular, in the case of the breaker 1 of the present embodiment shown in FIG. 2 or the like, that is, in the form in which the protrusions 44a and 44b of the movable piece 4 and the thermally responsive element 5 do not contact in the energized state, the return temperature is excessively lowered. There is a risk.

一方、比（Ｂａ×ｔ³）／Ｌａ³ が７．０×１０^-5 を超える場合、弾性部４３の曲げ剛性が過大となり、熱応動素子５の押し上げ力と弾性部４３の曲げ剛性とのバランスが悪化し、所望の作動温度及び復帰温度が得られないおそれがある。特に、本実施形態のブレーカー１にあっては、復帰温度が過度に上昇するおそれがある。 On the other hand, when the ratio (Ba × t ³ ) / La ³ exceeds 7.0 × 10 ⁻⁵ , the bending rigidity of the elastic portion 43 becomes excessive, and the push-up force of the thermally responsive element 5 and the bending rigidity of the elastic portion 43 The balance may deteriorate, and the desired operating temperature and return temperature may not be obtained. In particular, in the breaker 1 of the present embodiment, the return temperature may be excessively increased.

本実施形態では、式（１）の関係を満たす弾性部４３によって可動片４を構成することにより、通電時の抵抗値を抑制しつつ、ブレーカー１の復帰温度を４０℃〜６０℃の範囲で安定的に留めることが可能となる。 In the present embodiment, by configuring the movable piece 4 with the elastic portion 43 that satisfies the relationship of the expression (1), the return temperature of the breaker 1 is in the range of 40 ° C. to 60 ° C. while suppressing the resistance value during energization. It becomes possible to keep it stably.

可動片４に用いられる銅−クロム−マグネシウム合金材は、「日本伸銅協会（ＪＣＢＡ）」の技術標準Ｔ３０９：２００４「銅及び銅合金薄板条の曲げによる応力緩和試験方法」の規格に準拠し、１５０℃で１０００時間のたわみ保持条件で測定された応力緩和率が２５％以下であることが望ましい。上記合金を可動片４に用いた場合、はんだ付け工程の前後において、可動片４の形状はより一層維持されることとなり、通電時の抵抗値及び作動温度、復帰温度も正常に維持されうる。 The copper-chromium-magnesium alloy material used for the movable piece 4 conforms to the standard of “Japan Copper and Brass Association (JCBA)” technical standard T309: 2004 “Stress relaxation test method by bending copper and copper alloy sheet strip”. It is desirable that the stress relaxation rate measured at 150 ° C. under the condition of holding for 1000 hours is 25% or less. When the above alloy is used for the movable piece 4, the shape of the movable piece 4 is further maintained before and after the soldering process, and the resistance value, the operating temperature, and the return temperature during energization can be normally maintained.

可動片４に用いられる銅−クロム−マグネシウム合金材は、導電率が７０％ＩＡＣＳ（International Annealed Copper Standard)以上であることが望ましい。上記合金を可動片４に用いた場合、通電時の抵抗値をより一層低下させることが可能となる。 The copper-chromium-magnesium alloy material used for the movable piece 4 desirably has a conductivity of 70% IACS (International Annealed Copper Standard) or more. When the above alloy is used for the movable piece 4, the resistance value when energized can be further reduced.

図５は、熱応動素子５の構成を示している。熱応動素子５は、平面視で矩形状に形成されている。発明者らは、さらに鋭意研究を重ねた結果、弾性部４３の平均長さＬａと熱応動素子５の平均長さＬｄとの関係及び弾性部４３の平均幅Ｂａと熱応動素子５の平均幅Ｂｄとの関係がブレーカー１の作動温度及び復帰温度に大きな影響を及ぼすとの知見を得た。 FIG. 5 shows the configuration of the thermally responsive element 5. The thermally responsive element 5 is formed in a rectangular shape in plan view. As a result of further earnest studies, the inventors have found that the relationship between the average length La of the elastic portion 43 and the average length Ld of the thermal responsive element 5, and the average width Ba of the elastic portion 43 and the average width of the thermal responsive element 5. It was found that the relationship with Bd greatly affects the operating temperature and the return temperature of the breaker 1.

熱応動素子５の平均長さＬｄとは、弾性部４３の長手方向での熱応動素子５の平均長さ、すなわち熱応動素子５の後端５ａから前端５ｂまでの平面視での平均の長さである。従って、例えば、熱応動素子５の測端５ｃ、５ｃ間で、長さが一様でない熱応動素子５にも適用されうる。 The average length Ld of the thermally responsive element 5 is the average length of the thermally responsive element 5 in the longitudinal direction of the elastic portion 43, that is, the average length in plan view from the rear end 5a to the front end 5b of the thermally responsive element 5. That's it. Therefore, for example, the present invention can also be applied to the thermally responsive element 5 whose length is not uniform between the measuring ends 5c and 5c of the thermally responsive element 5.

熱応動素子５の平均幅Ｂｄとは、弾性部４３の短手方向での熱応動素子５の平均長さ、すなわち熱応動素子５の測端５ｃ、５ｃ間の平面視での平均の長さである。従って、例えば、熱応動素子５の後端５ａから前端５ｂにわたって、幅が一様でない熱応動素子５にも適用されうる。 The average width Bd of the thermally responsive element 5 is the average length of the thermally responsive element 5 in the short direction of the elastic portion 43, that is, the average length in plan view between the measuring ends 5c and 5c of the thermally responsive element 5. It is. Therefore, for example, the present invention can be applied to the thermal response element 5 whose width is not uniform from the rear end 5a to the front end 5b of the thermal response element 5.

すなわち、弾性部４３の平均長さＬａと熱応動素子５の平均長さＬｄ及び弾性部４３の平均幅Ｂａと熱応動素子５の平均幅Ｂｄは、式（２）（３）の関係を満たすことが望ましい。
０．７＜Ｌａ／Ｌｄ＜２．３（２）
０．１８＜Ｂａ／Ｂｄ＜１（３） That is, the average length La of the elastic portion 43, the average length Ld of the thermal response element 5, the average width Ba of the elastic portion 43, and the average width Bd of the thermal response element 5 satisfy the relations of equations (2) and (3). It is desirable.
0.7 <La / Ld <2.3 (2)
0.18 <Ba / Bd <1 (3)

式（２）において、比Ｌａ／Ｌｄが０．７以下の場合、図２に示される通電状態で、固定接点２１と可動接点４１との間の接触抵抗が安定しないおそれがある。さらに、図３に示される遮断状態で、固定接点２１と可動接点４１との間のギャップ（接点ギャップ）が十分に確保できず、安定した温度特性が得られないおそれがある。一方、比Ｌａ／Ｌｄが２．３を超える場合、図２に示される通電状態で、固定接点２１と可動接点４１との間の接触抵抗を抑制しながら、ブレーカー１の小型化を図るのが困難となるおそれがある。本実施形態では、式（２）の関係を満たす可動片４及び熱応動素子５によってブレーカー１を構成することにより、接触抵抗、温度特性、小型化をバランスよく両立できる。 In the formula (2), when the ratio La / Ld is 0.7 or less, the contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41 may not be stable in the energized state shown in FIG. Furthermore, in the interruption | blocking state shown by FIG. 3, the gap (contact gap) between the stationary contact 21 and the movable contact 41 cannot be ensured enough, and there exists a possibility that the stable temperature characteristic may not be acquired. On the other hand, when the ratio La / Ld exceeds 2.3, it is possible to reduce the size of the breaker 1 while suppressing the contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41 in the energized state shown in FIG. May be difficult. In the present embodiment, by configuring the breaker 1 with the movable piece 4 and the thermally responsive element 5 satisfying the relationship of the formula (2), it is possible to balance contact resistance, temperature characteristics, and miniaturization in a balanced manner.

式（３）において、比Ｂａ／Ｂｄが０．１８以下の場合、弾性部４３の加工が困難となり、上記接触抵抗や温度特性等にバラツキが生ずるおそれがある。また、熱応動素子５の肥大化を招き、ブレーカー１の小型化が困難となる。一方、比Ｂａ／Ｂｄが１を超える場合、熱応動素子５の押し上げ力と弾性部４３の曲げ剛性とのバランスが悪化し、所望の作動温度及び復帰温度が得られないおそれがある。また、可動片４の肥大化を招き、ブレーカー１の小型化が困難となる。本実施形態では、式（３）の関係を満たす可動片４及び熱応動素子５によってブレーカー１を構成することにより、弾性部４３の加工を容易としながら、接触抵抗、温度特性、小型化をより一層バランスよく両立できる。なお、平均幅Ｂｄが特に大きい熱応動素子５にあっては、比Ｂａ／Ｂｄが０．０３５以上であってもよい。 In the formula (3), when the ratio Ba / Bd is 0.18 or less, it is difficult to process the elastic portion 43, and the contact resistance and temperature characteristics may vary. In addition, the thermally responsive element 5 is enlarged, and it is difficult to reduce the size of the breaker 1. On the other hand, when the ratio Ba / Bd exceeds 1, the balance between the push-up force of the thermally responsive element 5 and the bending rigidity of the elastic portion 43 is deteriorated, and the desired operating temperature and return temperature may not be obtained. Moreover, the enlargement of the movable piece 4 is invited, and the size reduction of the breaker 1 becomes difficult. In the present embodiment, the breaker 1 is configured by the movable piece 4 and the thermally responsive element 5 satisfying the relationship of the expression (3), so that the processing of the elastic portion 43 is facilitated and the contact resistance, temperature characteristics, and miniaturization are further improved. It is possible to achieve a better balance. In addition, in the thermoresponsive element 5 having a particularly large average width Bd, the ratio Ba / Bd may be 0.035 or more.

また、熱応動素子５の平均長さＬｄと平均幅Ｂｄは、式（４）の関係を満たすことが望ましい。
１．０１＜Ｌｄ／Ｂｄ＜１．１（４） Moreover, it is desirable that the average length Ld and the average width Bd of the thermally responsive element 5 satisfy the relationship of Expression (4).
1.01 <Ld / Bd <1.1 (4)

式（４）において、比Ｌｄ／Ｂｄが１．０１未満の場合、図３に示される遮断状態で、固定接点２１と可動接点４１との間のギャップ（接点ギャップ）が十分に確保できず、安定した温度特性が得られないおそれがある。比Ｌｄ／Ｂｄが１．１を超える場合、ブレーカー１の小型化を図るのが困難となるおそれがある。本実施形態では、式（４）の関係を満たす可動片４及び熱応動素子５によってブレーカー１を構成することにより、温度特性、小型化をより一層バランスよく両立できる。 In the formula (4), when the ratio Ld / Bd is less than 1.01, the gap (contact gap) between the fixed contact 21 and the movable contact 41 cannot be sufficiently secured in the interruption state shown in FIG. Stable temperature characteristics may not be obtained. When the ratio Ld / Bd exceeds 1.1, it may be difficult to reduce the size of the breaker 1. In the present embodiment, by configuring the breaker 1 with the movable piece 4 and the thermally responsive element 5 that satisfy the relationship of the formula (4), both temperature characteristics and downsizing can be achieved in a more balanced manner.

熱応動素子５の平均厚さは、弾性部４３の平均厚さｔの５０％〜７０％が望ましい。熱応動素子５の平均厚さが弾性部４３の平均厚さｔの５０％未満の場合、熱応動素子５の押し上げ力と弾性部４３の曲げ剛性とのバランスが悪化し、復帰温度が過度に高くなるおそれがある。一方、熱応動素子５の平均厚さが弾性部４３の平均厚さｔの７０％を超える場合、復帰温度が過度に低くなるおそれがある。 The average thickness of the thermoresponsive element 5 is desirably 50% to 70% of the average thickness t of the elastic portion 43. When the average thickness of the thermal responsive element 5 is less than 50% of the average thickness t of the elastic portion 43, the balance between the pushing force of the thermal responsive element 5 and the bending rigidity of the elastic portion 43 deteriorates, and the return temperature is excessively high. May be high. On the other hand, when the average thickness of the thermoresponsive element 5 exceeds 70% of the average thickness t of the elastic portion 43, the return temperature may be excessively lowered.

図５に示される熱応動素子５の湾曲係数Ｋは、温度特性等の安定の観点から１３〜２２が望ましい。ここで、湾曲係数Ｋとは、例えば、ＪＩＳＣ２５３０に準拠する測定法によって算出された係数である。本実施形態では、上記範囲の湾曲係数Ｋを有する熱応動素子５によってブレーカー１を構成することにより、常温において広範に使用される電気機器等にブレーカー１が適用される場合であっても、ブレーカー１の小型化を図りつつ、良好な温度特性が得られる。さらに、上記式（１）乃至（４）の関係を満たす可動片４及び熱応動素子５と組み合わせることにより、リフロー方式のはんだ付け工程を経たブレーカー１にあっても、安定した温度特性を得ることができる。 The curvature coefficient K of the thermally responsive element 5 shown in FIG. 5 is desirably 13 to 22 from the viewpoint of stability such as temperature characteristics. Here, the curvature coefficient K is, for example, a coefficient calculated by a measurement method based on JIS C2530. In this embodiment, even if it is a case where the breaker 1 is applied to the electric equipment etc. which are widely used in normal temperature by comprising the breaker 1 with the thermal response element 5 which has the curvature coefficient K of the said range, it is a breaker. Good temperature characteristics can be obtained while reducing the size of 1. Furthermore, by combining with the movable piece 4 and the thermally responsive element 5 satisfying the relations of the above formulas (1) to (4), stable temperature characteristics can be obtained even in the breaker 1 that has undergone the reflow soldering process. Can do.

図５では、熱応動素子５の全体が湾曲して形成されているが、熱応動素子５の一部（例えば、中央部）が湾曲して形成（フォーミング）された熱応動素子５にも上記式（２）乃至（４）は同様に適用できる。このような、断面が湾曲して形成されたフォーミング部を部分的に有する熱応動素子５においては、上記熱応動素子５の平均長さＬｄ及び平均幅Ｂｄは、例えば、フォーミング部の寸法（有効長及び有効幅）で規定される。 In FIG. 5, the entirety of the thermally responsive element 5 is curved, but the above-described thermal responsive element 5 in which a part (for example, the central portion) of the thermally responsive element 5 is curved (formed) is also described above. Equations (2) to (4) can be applied similarly. In such a thermally responsive element 5 partially having a forming part formed with a curved cross section, the average length Ld and average width Bd of the thermal responsive element 5 are, for example, the dimensions of the forming part (effective Length and effective width).

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、可動片４は、銅−クロム−マグネシウム合金材からなる。このような可動片４は、応力緩和特性に優れ、固定接点と可動接点との接触抵抗の低減と、作動温度及び復帰温度の安定に寄与する。また、可動片４は、上記式（１）を満たしているので、ブレーカー１の復帰温度が所望の範囲内に留められ、電気機器の安全性をより一層高めることが可能となる。 As described above, according to the breaker 1 of the present embodiment, the movable piece 4 is made of a copper-chromium-magnesium alloy material. Such a movable piece 4 is excellent in stress relaxation characteristics, and contributes to the reduction of the contact resistance between the fixed contact and the movable contact and the stability of the operating temperature and the return temperature. Moreover, since the movable piece 4 satisfy | fills said Formula (1), the reset temperature of the breaker 1 is stopped in the desired range, and it becomes possible to improve the safety | security of an electric equipment further.

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、ブレーカー１は、少なくとも、固定接点２１を有する固定片２と、弾性変形する弾性部４３と弾性部４３の先端部に可動接点４１とを有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１が固定接点２１から離隔するように可動片４を作動させる熱応動素子５とを備え、可動片４は、銅−クロム−マグネシウム合金材からなり、上記式（１）を満たすように構成されていればよい。 The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and the breaker 1 includes at least the fixed piece 2 having the fixed contact 21, the elastic portion 43 that is elastically deformed, and the movable contact 41 at the tip of the elastic portion 43. And a movable piece 4 that presses and contacts the movable contact 41 against the fixed contact 21, and heat that operates the movable piece 4 so that the movable contact 41 is separated from the fixed contact 21 by being deformed as the temperature changes. The movable piece 4 should just consist of copper-chromium-magnesium alloy materials, and should be comprised so that the said Formula (1) may be satisfied.

例えば、上記可動片４と同様に、固定片２及び／又は端子片３が、銅−クロム−マグネシウム合金材から構成されていてもよい。この場合、固定片２及び／又は端子片３は、９９．５重量％以上の銅と、０．２〜０．４重量％のクロムと、０．０５〜０．２重量％のマグネシウムとを含む銅−クロム−マグネシウム合金材によって形成されているのが望ましい。銅の含有率を９９．５％以上とすることにより、電流が固定片２、端子片３を流れる際の電圧降下がより一層抑制されると共に、端子２２、３２の外部回路との接続箇所において、はんだの濡れ性が向上する。また、はんだの濡れ性のさらなる向上を狙って端子２２、３２の外表面にスズ等からなるめっき層を形成する場合にあっても、めっき層のつきまわり性を良好なものとすることが可能となる。さらに、クロムの含有率を０．４重量％以下、マグネシウムの含有率を０．２重量％とすることにより、めっき層のつきまわり性をより一層良好なものとすることが可能となる。 For example, like the movable piece 4, the fixed piece 2 and / or the terminal piece 3 may be made of a copper-chromium-magnesium alloy material. In this case, the fixing piece 2 and / or the terminal piece 3 is made of 99.5% by weight or more of copper, 0.2 to 0.4% by weight of chromium, and 0.05 to 0.2% by weight of magnesium. It is desirable that the copper-chromium-magnesium alloy material is included. By setting the copper content to 99.5% or more, the voltage drop when the current flows through the fixed piece 2 and the terminal piece 3 is further suppressed, and at the location where the terminals 22 and 32 are connected to the external circuit. , Solder wettability is improved. Even when a plating layer made of tin or the like is formed on the outer surfaces of the terminals 22 and 32 with the aim of further improving the wettability of the solder, it is possible to improve the throwing power of the plating layer. It becomes. Furthermore, by setting the chromium content to 0.4 wt% or less and the magnesium content to 0.2 wt%, the throwing power of the plating layer can be further improved.

固定片２及び／又は端子片３は、可動片４と同等以上の導電率を有する材料によって構成されていてもよい。例えば、可動片４を構成する合金よりも銅の含有率を高めた金属や、銀又は金を含む金属によって固定片２及び／又は端子片３が構成されうる。この場合、電流が固定片２、端子片３を流れる際の電圧降下がより一層抑制されると共に、端子２２、３２の外部回路との接続箇所において、はんだの濡れ性が向上する。また、上述しためっき層のつきまわり性がより一層良好となる。 The fixed piece 2 and / or the terminal piece 3 may be made of a material having a conductivity equal to or higher than that of the movable piece 4. For example, the fixed piece 2 and / or the terminal piece 3 can be made of a metal having a higher copper content than an alloy constituting the movable piece 4 or a metal containing silver or gold. In this case, the voltage drop when the current flows through the fixed piece 2 and the terminal piece 3 is further suppressed, and the wettability of the solder is improved at the locations where the terminals 22 and 32 are connected to the external circuit. Moreover, the throwing power of the plating layer described above is further improved.

ケース７は、二次的なインサート成形等により、樹脂等で密封されていてもよい。この場合、固定片２の端子２２及び端子片３の端子３２が、回路基板等のランドに固定され導通可能なように、ケース７の外側に形成された樹脂から露出していればよい。 The case 7 may be sealed with resin or the like by secondary insert molding or the like. In this case, the terminal 22 of the fixed piece 2 and the terminal 32 of the terminal piece 3 may be exposed from the resin formed on the outer side of the case 7 so as to be fixed to and conductive with a land such as a circuit board.

また、ケース本体７１と蓋部材８１との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合される手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。また、ケース７は、ケース本体７１と蓋部材８１等によって構成される形態に限られることなく、２個以上の部品によって構成されていればよい。 Moreover, the joining method of the case main body 71 and the lid member 81 is not limited to ultrasonic welding, and can be appropriately applied as long as both are firmly joined. For example, a liquid or gel adhesive may be applied, filled, and cured to bond them together. Further, the case 7 is not limited to the form constituted by the case main body 71 and the lid member 81, but may be constituted by two or more parts.

また、上述した自己保持回路が不要とされる用途にあっては、ＰＴＣサーミスター６が省略されていてもよい。 In applications where the above-described self-holding circuit is unnecessary, the PTC thermistor 6 may be omitted.

また、固定片２、端子片３、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び収容凹部７３等の形状も、図１等に示したものに限られず、適宜変更可能である。 Further, the shapes of the fixed piece 2, the terminal piece 3, the movable piece 4, the thermally responsive element 5, the PTC thermistor 6, the housing recess 73, and the like are not limited to those shown in FIG.

また、上記特許文献１に示されるような、端子片３と可動片４とが一体に形成されている形態に、本発明を適用してもよい。この場合、板状の銅−クロム−マグネシウム合金によって一体化された端子片３及び可動片４が形成される。そして、この一体化された端子片３及び可動片４は、例えば、ケース本体７１と蓋部材８１とによって挟み込まれて溶着される。 Moreover, you may apply this invention to the form by which the terminal piece 3 and the movable piece 4 are integrally formed as shown by the said patent document 1. FIG. In this case, the terminal piece 3 and the movable piece 4 integrated by a plate-like copper-chromium-magnesium alloy are formed. The integrated terminal piece 3 and movable piece 4 are sandwiched and welded between the case body 71 and the lid member 81, for example.

このような形態にあっても、９９．５重量％以上の銅と、０．２〜０．４重量％のクロムと、０．０５〜０．２重量％のマグネシウムとを含む銅−クロム−マグネシウム合金材によって端子片３と可動片４とが一体に形成されているのが望ましい。銅の含有率を９９．５％以上とすることにより、端子３２の外部回路との接続箇所において、はんだの濡れ性が向上する。また、上述しためっき層のつきまわり性が良好となる。さらに、クロムの含有率を０．４重量％以下、マグネシウムの含有率を０．２重量％とすることにより、めっき層のつきまわり性をより一層良好なものとすることが可能となる。 Even in such a form, copper-chromium- containing 99.5% by weight or more of copper, 0.2 to 0.4% by weight of chromium, and 0.05 to 0.2% by weight of magnesium. It is desirable that the terminal piece 3 and the movable piece 4 are integrally formed of a magnesium alloy material. By setting the copper content to 99.5% or more, the wettability of the solder is improved at the location where the terminal 32 is connected to the external circuit. In addition, the throwing power of the plating layer described above is improved. Furthermore, by setting the chromium content to 0.4 wt% or less and the magnesium content to 0.2 wt%, the throwing power of the plating layer can be further improved.

また、本発明のブレーカー１は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図６は２次電池パック５００を示す。２次電池パック５００は、２次電池５０１と、２次電池５０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを備える。図７は電気機器用の安全回路５０２を示す。安全回路５０２は２次電池５０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備えている。ブレーカー１を備えた２次電池パック５００又は安全回路５０２によれば、良好な電流遮断動作を確保できる２次電池パック５００又は安全回路５０２を製造できる。 Further, the breaker 1 of the present invention can be widely applied to secondary battery packs, safety circuits for electric devices, and the like. FIG. 6 shows a secondary battery pack 500. The secondary battery pack 500 includes a secondary battery 501 and a breaker 1 provided in the output terminal circuit of the secondary battery 501. FIG. 7 shows a safety circuit 502 for electrical equipment. The safety circuit 502 includes the breaker 1 in series in the output circuit of the secondary battery 501. According to the secondary battery pack 500 or the safety circuit 502 including the breaker 1, the secondary battery pack 500 or the safety circuit 502 that can ensure a good current interruption operation can be manufactured.

１ブレーカー
２固定片
２１固定接点
３端子片
４可動片
４１可動接点
４３弾性部
５熱応動素子
５０１２次電池
５０２安全回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Breaker 2 Fixed piece 21 Fixed contact 3 Terminal piece 4 Movable piece 41 Movable contact 43 Elastic part 5 Thermally-responsive element 501 Secondary battery 502 Safety circuit

Claims

A fixed contact;
A movable piece having an elastic part that is elastically deformed and a movable contact at a tip of the elastic part, and pressing the movable contact against the fixed contact;
In a breaker including a thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact is separated from the fixed contact by being deformed with a temperature change,
The movable piece is made of a copper-chromium-magnesium alloy material,
Breaker characterized by satisfying the following formula (1) (2) .
2.3 × 10 ⁻⁵ ≦ (Ba × t ³ ) / La ³ ≦ 7.0 × 10 ⁻⁵ (1)
0.7 <La / Ld <2.3 (2)
However,
La: Average length of elastic part Ba: Average width of elastic part t: Average thickness of elastic part
Ld: average length of the thermal actuator

  A fixed contact;
  A movable piece having an elastic part that is elastically deformed and a movable contact at a tip of the elastic part, and pressing the movable contact against the fixed contact;
  In a breaker including a thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact is separated from the fixed contact by being deformed with a temperature change,
  The movable piece is made of a copper-chromium-magnesium alloy material,
  Breaker characterized by satisfying the following formulas (1) and (3).
      2.3 × 10 ^-5-Five ≦ (Ba × t ^3Three ) / La ^3Three ≦ 7.0 × 10 ^-5-Five       (1)
      0.18 <Ba / Bd <1 (3)
  However,
      La: Average length of the elastic part
      Ba: Average width of the elastic portion
      t: average thickness of the elastic part
      Bd: Average width of the thermal actuator

  A fixed contact;
  A movable piece having an elastic part that is elastically deformed and a movable contact at a tip of the elastic part, and pressing the movable contact against the fixed contact;
  In a breaker including a thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact is separated from the fixed contact by being deformed with a temperature change,
  The movable piece is made of a copper-chromium-magnesium alloy material,
  Breaker characterized by satisfying the following formulas (1) and (4).
      2.3 × 10 ^-5-Five ≦ (Ba × t ^3Three ) / La ^3Three ≦ 7.0 × 10 ^-5-Five       (1)
      1.01 <Ld / Bd <1.1 (4)
  However,
      La: Average length of the elastic part
      Ba: Average width of the elastic portion
      t: average thickness of the elastic part
      Ld: average length of the thermal actuator
      Bd: Average width of the thermal actuator

The copper-chromium-magnesium alloy material includes 99.5 wt% or more of copper, 0.2 to 0.4 wt% of chromium, and 0.05 to 0.2 wt% of magnesium. Breaker in any one of thru | or 3 .

The breaker according to any one of claims 1 to 4, wherein the copper-chromium-magnesium alloy material has a stress relaxation rate of 25% or less measured under conditions of holding at 150 ° C for 1000 hours .

The breaker according to any one of claims 1 to 5, wherein the copper-chromium-magnesium alloy material has a conductivity of 70% IACS or higher.

  A first terminal piece electrically connected to the fixed contact;
  A second terminal piece electrically connected to the movable piece;
  The breaker according to any one of claims 1 to 6, wherein the first terminal piece and the second terminal piece are soldered to an external circuit.